sterowanie a regulacja

www.pandm.prv.pl
STEROWANIE A REGULACJA
Sterowanie – to proces nerwowo-mięśniowy (dwukierunkowy)
- współdziałanie ukł. nerwowego z ukł. mięśniowym
- podporządkowanie ukł. mięśniowego (ukł. sterowania) układowi nerwowemu (sterującemu)
Sterowanie w ukł. otwartym i zamkniętym
Ukł. otwarty:
z (zaburzenia zewnętrzne)
ukł. sterujący
ukł. sterowany
Y (wynik akcji)
regulator
x
obiekt regulowany
Dlaczego jest to ukł. otwarty:
- bardzo mały czas, tak że nie ma możliwości na wprowadzenie korekty (stała czasowa)
Ukł. zamknięty:
z (zaburzenia zewnętrzne)
ukł. sterujący
regulator
x
ukł. sterowany
obiekt regulowany
Y (wynik akcji)
U (inf. zwrotna) aby zmodyfikować zakłócenia zewnętrzne
Dlaczego jest to układ zamknięty:
- w tym przypadku występuje już REGULACJA
Kryteria jakości procesu sterowania
1. Stabilność – jest to właściwość ukł. nerwowego (sterującego), zapewnia powrót do
równowagi po zadziałaniu zakłócenia (umiejętność skorygowania czynnika zewnętrznego).
2. Max. pasmo przenoszenia – możliwość bardzo dobrej regulacji przy maksymalnej
prędkości V max. (umiejętność dobrego skorygowania pomimo maksymalnej prędkości
wykonywania zadania).
3. Dokładność sterowania – jak najmniejszy błąd.
4. Czas reakcji – czas obiegu informacji (do minimum).
Sprzężenie zwrotne
1. Sprzężenie zwrotne proste:
z
x(+)
U(+)
ukł. nerwowy
ukł. kostno - mięśniowy
Y(+)
- bardzo mały czas
- ma miejsce gdy robimy coś po raz pierwszy
2. Sprzężenie zwrotne dodatnie i ujemne ( + ) i ( - ):
z
x(+)
U(+)
ukł. nerwowy
ukł. kostno - mięśniowy
Y(+)
E (t) + -
- U ( t ) sygnał wejścia
- E ( t ) uchyb
węzeł – porównywanie informacji, KOMPARATOR
- dążymy aby y ( t ) – x ( t )
1
www.pandm.prv.pl
- informacja wraca na początek jako uchyb do regulatora, jest modyfikowana i znów wraca
do efektora
- cel: aby E ( + ) ~ 0
Przykład:
Sprzężenie zwrotne ( + ): bodziec się potęguje i wzmacnia sygnał pierwotny, np.: kichanie
czy wytrysk.
Sprzężenie zwrotne ( - ): regulacja +/- określonych dopuszczalnych wartości homeostazy,
raczej hamuje, np.: utrzymywanie stałego napięcia mięśniowego;
jeżeli bodziec będzie większy od możliwości to zaburzy
homeostazę, np. utrata równowagi.
Schematy ukł. sterowania
(Bernstain – ruchy dowolne)
Pętlowe krążenie
5
1. efektor
2. receptor
3. element programu
4. mechanizm porównujący
5. mechanizm przekodowania
6. regulator
OBIEKT – środowisko zewnętrzne
6
4
3
1
2
OBIEKT
2) odbiera faktyczne wartości regulowanych wielkości
3) wskazuje na wartość regulowanego efektu
4) określa różnicę pomiędzy oczekiwaniem a faktycznymi wartościami regulowanej wielkości
5) przekłada sygnały, różnicę pomiędzy oczekiwaniem a faktycznymi wartościami
regulowanej wielkości
6) wzmacnia lub hamuje bodziec dotyczący efektora
Program ruchu składa się z dwóch części:
- znaczeniowej: świadoma, ukierunkowana na cel; myślenie świadome „co robić”
- wykonawczej: oparta na nabytych doświadczeniach motorycznych; tzw. pamięć ruchowa
„jak robić”
Pierścienie zewnętrzne i wewnętrzne
MÓZGOWIE
pierścień
zewn.
pierścień
wew.
2
www.pandm.prv.pl
Zasady:
1) jeżeli się uczymy nowych ruchów to korzystamy z receptorów pierścienia zewnętrznego
2) jeżeli wykonujemy ruch lepiej to korzystamy z obu pierścieni
3) jeżeli ruch opanujemy to korzystamy z receptorów pierścienia wewnętrznego
Cel nauki:
Opanowanie czucia swojego ciała tak aby można było korzystać tylko z prioprioreceptorów (
pierścienia wewnętrznego)
Czas reakcji (przepływ informacji w ukł. nerw.)
Organizm sam zmodyfikował budowę anatomiczną yukł. nerwowego z powodu
zróżnicowania funkcji:
- receptory pierścienia zewn.: t= 0,3- 0,5 sek.
V= 2,3 Hz
- receptory pierścienia wew.: działają automatycznie, są dużo szybsze. Z częstotliwością
korekcji V= 10-12 Hz t= 0,08-0,1 sek.
OCENA PROCESU STEROWANIA
Zadanie
Kryteria jakości
Wykonać dokładnie ruch pod względem
dokł sterowanie
przestrzennym( bez zakłóceń i ogr.
ruchowych
Wykonać dokładny ruch, który jest
dokł. sterowania i stabilizacji
zakłócany z zewnątrz
Układ nerwowy i rodzaje czynności( tabela gdzieś w książce)
Struktury ukł. nerwowego
...........................
Rodzaje czynności
...............................
Struktura fazowa ruchu
Struktura fazowa ruchu
uwarunkowania
zewnętrzne
uwarunkowania
wewnętrzne
Aktywność
określonej
grupy mm.
kinematyka
Czynniki
przestrzenne
dynamika
Czynniki
siłowe
Czynniki czasowe
Czynniki
prędkościowe
Grupy:
1. Charakter kinematyczny:
- cz. przestrzenne (kąt, droga)
- cz. czasowe (czas, tempo, rytm, przyśpieszenie)
2. Charakter dynamiczny:
- cz. masowe (masa, moment bezwładności)
- cz. siłowe (siła, moment siły)
3
Czynniki
masowe
www.pandm.prv.pl
Cechy ruchu:
1. Powtarzalność struktury fazowej ruchu
2. Dokładność
3. Tempo
4. Rytm
Rytm- zależy od stosunku czasu trwania poszczególnych faz, -zwany tzw. geometrią ruchu,
-można rytm opisać na podstawie np. dynamometru
UWAGA- zmiana jednej fazy w ramach całości struktury nie odnosi się tylko do
tej fazy, ale do całego ruchu
Ruch skojarzony w kręgosłupie- w kręgosłupie jest wiele ruchów, które się razem łączą
Kryteria podziału ze wzgl. na czas trwania:
1. faza przygotowawcza
2. f. główna
3. f. końcowa
Każda faza ma cel np.: wstępne rozciągnięcie mm, rozwinięcie jak największego impulsu
siły, ochrona org. przed kontuzją
Tempo- to ilość cykli w jednostce czasu i częstotliwość ruchu
Technika ruchu- zbiór czynności ruchowych służących do wykorzystania strukturalnych
i funkcjonalnych właściwości człowieka i podporządkowujący zasady
biomechaniczne, celem uzyskania max. rezultatów
Czynniki:
1. strukturalne- budowa osiowa- dźwignie
2. funkcjonalne- mięśnie- siłowniki
I CZYNNIKI STRUKTURALNE- bierny aparat ruchu, poszczególne człony kostne
umożliwiające przenoszenie sił (podpór, możliwość ruchu, ochrona, amortyzacja)
np.: krzywizny kręgosłupa, wysklepienie stopy.
Ruchomość – gibkość:
− zależy od budowy anat. stawu, ponieważ każdy staw ma inną budowę
− możliwość przemieszczania 1 członu względem 2 czł. ze skrajnych ustawień
(goniometr). Zależy ona od:
− budowy stawu
− mięśni
− więzadeł, obrąbka stawowego, torebki, ogr. zakresu ruchu
Ruchomość szkieletowa:
- bierna z mm, ale ruch wykonuje siła zewn.
- bez czynnego udziału mm
- czynna z mm
Ruchliwość – ruchomość- może się zmieniać w zależności od p.w
Dźwignie…..?
Obciążenie:
4
www.pandm.prv.pl
1. O charakterze statycznym
2. O charakterze dynamicznym
Rodzaje obciążeń:
- ściskanie
- rozciąganie
- zgięcie
- skręcenie
Połączenia kości – to stawy (kuliste, cylindryczne, eliptyczne, bloczkowe)
Ruchy w stawach – postępowe, śrubowe, obrotowe, ślizg
PARA BIOKINEMATYCZNA
- Łańcuch biokinematyczny otwarty
- Łańcuch biokiematyczny zamknięty
STOPNIE SWOBODY RUCHU- ciało zupełne swobodne ma 6° swobody ruchu
Para kinematyczna- dwa człony połączone stawem
Łańcuch kinematyczny- wiele członów połączonych stawami
- otwarty, gdy dłoń jest wolna (nie jest ufiksowana)- ruch trudniejszy
- zamknięty, gdy nie jest „wolna”(jest ufiksowana)- ruch łatwiejszy
Zaczynamy pracować z pacjentem w łańcuchu zamkniętym a kończymy na ruchach
w łańcuchu zamkniętym.
TRANSFER MOMENTÓW SIŁ MM- uzyskanie silnego momentu(silnych grup mm) na
słabe
Bardzo słaby moment sił zostaje zastąpiony dużą siłą ramion i łopatek, przejęta siła
5